Spraying insecticide att döda myggor: Myggor är vektorer av många förödande sjukdomar som malaria. Sukjanya / Shutterstock.com

Sängnät. Insekticider. Sterila och genetiskt modifierade insekter. Nu lägger forskare till en genetiskt manipulerad giftig svamp till vapenarsenalen för att torka ut myggor som bär malariaparasiten.

Även om insekticider och insekticid-laced sängnät, överlägset de två mest använda strategierna, har effektivt sänkt antalet infektioner och dödsfall, Den globala malariabyrån har misslyckats att minska under de senaste åren. I 2017, 219 miljoner människor infekterades med malaria och en uppskattad 435,000 dog. Det beror på att myggor utvecklar motstånd mot insekticider.

An Anopheles mygga tar en blodmjöl från en mänsklig värd. Det är under dessa blodmålningar att myggor överför malaria till människor. CDC

Den snabba utvecklingen av motstånd är ett vanligt och återkommande tema i våra armarna mot malariaöverförande myggor, liksom mot skadedjur och patogener i allmänhet. Över tid, organismer muterar och utvecklar motstånd till något nytt läkemedel som används för att döda dem. Inte undra på att människor alltid hamnar på den förlorande sidan; det är därför ett nytt vapen behövs. Och den senaste är en mördarsvamp.

Kämpar mördare med mördare

Som en evolutionär biolog som studerar svampar, Jag är bekant med dessa organismers förmåga att orsaka förödande sjukdomar i olika former växter och djur, inklusive människor. Medan många svamppatogener infekterar ett brett spektrum av värdar, andra kan attackera endast ett fåtal.

Denna insikt har lett forskare till en ny strategi för att bekämpa malaria: infektera och döda sjukdomsöverförande myggor med hjälp av svamppatogener som de stöter på i naturen. Det här är inte första gången som svampar har vapenats. I själva verket är detta just strategin bakom den mycket framgångsrika biologiska bekämpningsmedlet, Grön muskel, som dödar johannes och gräshoppar runt om i världen.

Infektion av myggor med sina naturliga patogener - som de patogena svamparna från släktet Metarhizium - är en särskilt attraktiv strategi eftersom, till skillnad från bakteriella eller virala patogener, svampar kan infektera myggor helt enkelt genom att komma i kontakt med dem och behöver inte tas in. Dessutom är svampar vanligtvis vänligare för miljön än traditionella kemiska insekticider. Men fungerar den här strategin?

För femton år sedan, en fältförsök på landsbygden i Tanzania visade att det kunde. Genom att hänga bomullslakor inokulerade med insektsdödande svampar på taket av hus där myggor vilar, blev en tredjedel av myggor smittade. Enligt malariatransmissionsmodeller, en sådan infektionshastighet kan minska malariapå fall med 75%.

Men Metarhizium svampar, som den tanzaniska fältförsöket visade, är inte alltid kapabla att infektera sina mygghärdare. Och svampinfektioner tar vanligen flera dagar för att döda myggor. I labbet tar svampar i genomsnitt mellan sju och nio dagar för att döda myggorna, beroende på dosen. Brian Lovett, en doktorand som arbetar i Ray St. Legers laboch Etienne Bilgo, en doktorand som arbetar med entomologen Abdoulaye Diabate, trodde att de kunde infektera mer myggor och döda dem snabbare.

På vilket sätt? Genom att använda svampar som har varit genetiskt modifierade för att producera ett toxin som heter "Hybrid", som specifikt angriper nervsystemet av leddjur, en grupp som inkluderar insekter och deras släktingar, som spindlar och kräftdjur. Tidigare laboratorieexperiment i 2017 av samma lag hade redan visat det Dessa GM-svampar avlivade myggor snabbare än omodifierade.

Den stora frågan var nu huruvida det fungerade i naturen.

MosquitoSphere-laget består av författare på papperet och lokala volontärer från Soumousso, Burkina Faso. Bakre raden (från vänster till höger): Etienne Bilgo, Oliver Zida, Bema Ouattara; Mellanrad: Boureima Saré, Judicael Zida, Brian Lovett, Moussa Ouattara, Michaïlou Sanfo och Bamory Ouattara; Första raden: Yaya Ouattara och Jacques Gnambani. Brian Lovett, CC BY-SA

GM-svampar dödar myggor snabbare, kraschar populationer

För att minska riskerna med fälttestning, testade Lovett och Bilgo deras GM-svamp i "MosquitoSphere, "Ett stort, specialdesignat inskärat fält för att nära matcha utomhusförhållandena i Soumousso, Burkina Faso. Genom att bygga hyddor med bomullslakor som innehöll sporer av GM-toxinproducerande Metarhizium svampar liksom sådana med omodifierade svampar som kontroller, fann Lovett och Bilgo att 70% till 80% myggor smittades i båda typerna av hyddor. Men myggor i hytter med GM-svampar dog inom fem dagar, medan myggor i hyddor med omodifierade svampar dog i nära nio dagar.

Hyddorna i MosquitoSphere i Soumousso, Burkina Faso, där experimenten med GM-mördare giftiga svampar ägde rum. Brian Lovett

Genom att undersöka hur myggpopulationer gick över tid upptäckte de också att GM svampar infekterade flera generationer myggor. I en omslutning med GM-svampar kollapsade en initial population av 1,500 myggor till bara 13 efter en och en halv och en halv.

Löfte och risker

Genom att genetiskt väcka en redan dödlig svamppatogen med ett kraftfullt toxin kunde utredarna dramatiskt minska myggfältets befolkning i en del av världen där malaria är endemisk och myggor är resistenta mot kemiska insekticider.

Det är ett akut behov av att bekämpa malariatransmission, särskilt i Afrika söder om Sahara, där 92% av fallen och 93% av dödsfall inträffa. Tillsammans, USA: s miljöskyddsmyndighet godkännande av hybridtoxinet under handelsnamnet Versitude, och godkännandet av användningen av omodifierad Metarhizium svampar som en "biopesticid" av flera afrikanska länder, kan bana väg till grönt ljus användningen av genetiskt modifierade Metarhizium svampar i kampen mot malaria.

På baksidan väcker friläggande svampar som bär ett dödligt insekttoxin oro över oavsiktlig skada på "icke-märkta" insekter. Metarhizium svampar infekterar bara ett litet antal insekter och experiment där nontarget insekter, såsom honungsbin, infekterades med både GM och omodifierade svampar påverkade inte bietillväxten. Även om genen hittades i svampar som infekterar människor - ett mycket osannolikt scenario - skulle det inte ha några effekter på oss eftersom toxinet bara fungerar på insekter.

Begränsa spridningen av genen som producerar hybridgiftet i andra organismer än Metarhizium svampar är en annan potentiell oro. En säkerhetsåtgärd kan vara att lägga till genetiska omkopplare som minskar överlevnaden av svampen utanför inomhusmiljön. Men det finns också flera inneboende egenskaper hos Metarhizium svampar - som deras stora, icke-luftburna och känsliga till ultraviolettljussporer - som minskar risken för spridning.

Medan lovande, är denna strategi för att försvåra myggor med genetiskt modifierade svampar inte garanterat. Myggor skulle kunna utveckla motstånd mot detta. Men med hundratusentals människor som dör varje år i detta dödliga spel mot patogener kanske är det enda som är säkert att vi, liksom våra motståndare, måste fortsätta att utveckla våra strategier.

Om författaren

Antonis Rokas, Cornelius Vanderbilt Stol i biologiska vetenskaper och professor i biovetenskap och biomedicinsk informatik, Vanderbilt University

Denna artikel publiceras från Avlyssningen under en Creative Commons licens. Läs ursprungliga artikeln.

books_environmental